岛屿公众核应急撤离时效探索——以福清市小麦屿为例

郑青英

(福州市福清核电厂核事故应急中心，福建 福州，350300)

核安全是核电产业健康持续发展的前提和根本保障，核应急是核安全纵深防御最后一道屏障。目前，各地核应急预案中公众撤离大多仅考虑政府统一安排车辆组织公众陆路集中撤离，未考虑公众自行撤离和海上撤离。本文结合福清核应急准备工作实际，就不同条件下福清市小麦屿公众核应急撤离时间进行估算，为开展小麦屿公众核应急防护行动提供技术基础，为小麦屿和其他核电厂周围岛屿公众核事故应急撤离提供启示。

1 小麦屿地理位置及公众核应急撤离特点

1.1 小麦屿地理位置

福清核电厂位于福建省福清市三山镇前薛村，“华龙一号”全球首堆——5号机组已于2021年1月30日投入商业运行。

小麦屿位于兴化湾海域，东经119°23′16.3″，北纬25°26′24.7″，东西长约1.3 km、南北长约0.9 km，总面积约0.7 km2，是一座呈三角形状孤岛。该岛位于福清核电厂W方位、江阴镇区SE方向，距离1#反应堆4.81 km，距离6#反应堆5.35 km，距离江阴镇区7 km，划入福清核电厂烟羽应急计划内区[1]，如图1所示。

图1 小麦屿相对于福清核电厂的位置示意图

1.2 小麦屿公众核应急撤离特点

1.2.1常住人口少但人口波动较大

小麦屿岛上小麦村隶属江阴镇，户籍人口986人，常住人口487人，其中本地村民360人、外来养殖人员127人。每年上岛游客约有3～5千人，“五一”“十一”假日客流量最高峰约有200人。春节、中秋、清明等节日岛上人员最高峰接近900人。

1.2.2经济结构单一

村内无工矿企业，村民以紫菜养殖、近海捕捞为生, 核事故状态下无工矿企业人员撤离需求；村民饮用地下水，粮食、蔬菜及日常生活用品基本上由岛外供给,群众未能及时撤离将出现饮用水、蔬菜等生活必需品短缺。

1.2.3设施简陋

岛上设施简陋，现有小学、教堂、卫生所、老人会各1个(所)，为土石结构，房屋的稳定性和隐蔽效果都较差。岛内主要设施分布如图2所示。

图2 小麦屿主要设施分布图

1.2.4交通不便

岛上几无机动车辆，居民日常进出岛主要依赖每天1班的渡轮(核载42人)。江阴镇码头潮位较高，渡轮需在涨潮时方能停靠，造成运行时间不确定。岛上共有机动渔船56艘，吨位为10 t，平均航速10 km/h，每艘可搭载3～6人。

鉴于小麦屿为孤岛，且在福清核电厂烟羽应急计划区内区，根据《福清市核应急预案》[2]要求，本着“以人为本、生命至上”原则，做好小麦屿隐蔽、碘防护、撤离等核应急防护行动准备十分必要。

2 公众撤离时间估算方法

我国核事故应急相关导则要求开展应急撤离时间估计，但对撤离时限尚无明确要求[3]；美国核管会(NRC)NUREG/CR-6953[4]文件提出“不推荐在进展迅速的大量释放即将到来之时实施撤离时间大于4小时的撤离防护行动”。福清核电厂周边人口密度较大，撤离难度较大，但基层动员能力较强，参考NUREG/CR-6953观点和目前国内核电厂场外应急撤离时间估算研究成果[5]，并结合福清实际，小麦屿公众应急撤离防护行动按4个小时完成的总目标进行准备。

撤离时间的确定采用简单的方法保守估算，即假设事件相继发生，所有人都得到通知并准备撤离，每一部分最大用时简单相加。美国核管会(NRC)文件NUREG/CR-7002[6]和NUREG/CR-7269[7]把撤离时间为两部分：1)成行时间，指撤离人员接到撤离通知至撤离行程开始时刻的时间；2)通行时间，指居民开始撤离到离开应急计划区所经历的时间。

根据福清市近年来组织的小麦屿公众撤离防护演习实践，成行时间可以进一步分为决策时间(DT，decision time)、通知时间(NT，notification time)、准备时间(PT，preparation time)等三个阶段。DT，即突发事件预警至发布疏散指令所需时间；NT，即疏散警告时间；PT，即撤离者从接受警告至撤离开始时间。小麦屿位置特殊，居民较为集中、易于通知，因此成行时间(即DT+NT+PT)总用时45 min是保守的估计。

通行时间即为疏散区清空时间(CT，clearance time)，即撤离者从出发至抵达目的地所需要的行程时间。小麦屿应急疏散区清空时间(CT)主要指居民从住所出发撤离到指定的安置点的时间，根据小麦屿居民应急撤离防护实施的撤离方式和交通工具，CT可按三个阶段分开估算：第一阶段为岛内撤离时间(CT1)，即小麦村居民从住所向码头聚集时间，这段时间主要交通方式为步行；第二阶段是海上撤离时间(CT2)，即小麦村居民乘船从小麦屿码头抵达江阴镇码头的时间，这段时间交通工具为船只；第三阶段为陆地上撤离时间(CT3)，即从江阴镇码头撤离到指定安置点时间，这段时间主要交通工具为车辆。

江阴镇渡轮码头距离安置点江阴中学7.2 km，行程在11 min以内，加上撤离公众辐射沾染剂量检测、去污洗消等时间，保守假定从江阴镇码头到安置点撤离时间为40 min。

综上，根据公式CT1+ CT2=ET(240 min)-(DT+NT+PT)(45 min)-CT3(40 min)，岛内撤离时间加上海上撤离时间需控制在155 min以内完成才能达到撤离预期目标。

3 岛内撤离时间估算

3.1 撤离模型

基于VISSIM软件步行者模型开展小麦屿公众撤离至码头的仿真,为更准确地描述小麦屿公众步行仿真应急撤离过程中各个路段的撤离疏散情况，将小麦屿撤离路线分为11个路段，每个路段用一个向量表示(如BA，表示从标识点B到标识点A的路段)，如图3所示。

近年来，福清市已多次组织岛上公众开展贴近实战的撤离演练，村内发布撤离命令的硬件设施和制度较为健全，村民应急撤离意识较强、对撤离路线以及撤离时应采取的防护措施也较熟悉，为此设定村民撤离平均行走速度4～5 km/h。通过多次模拟仿真，应急撤离警报拉响后，绝大部分公众在16.7 min内从聚集点走出，按照泊松分布规律，设定应急撤离警报拉响后第一个走出住房到最后一个走出住房的时间为17 min。

3.2 结果和分析

3.2.1组织撤离

应急撤离警报拉响后，村干部组织岛上所有公众按照应急撤离路线依次集结到北码头等候大型应急撤离船只。撤离开始和结尾阶段，应急撤离道路上人少行走速度快；中间阶段，村民大量涌入道路，拥堵造成行走速度较慢。通过模拟仿真，应急警报发出后第一个到达标识点A(北码头)村民用时5 min 36 s，最后一个用时约为35 min。

3.2.2自行撤离

应急撤离警报拉响后，村民自行选择撤离路线。岛上游客、无法自行撤离的村民集结到北码头搭乘大型船只撤离。居民聚集点J、M、N的居民由于距离南码头较近，假定这些居民点的村民向南码头撤离。自行撤离仿真模拟的路段长度、撤离人数和村民在路段中的平均行走时间如图4所示。

图4 岛内自行撤离仿真结果图

4 岛外撤离时间估算

根据居民岛内撤离仿真结果，结合海上撤离时间分析，可以推算出总体撤离时间。参考国内外核应急与其它应急撤离研究经验，小麦屿公众海上撤离分为自行撤离、组织撤离两种。影响海上撤离时间的主要因素：人员集结到撤离码头时间、撤离码头和靠泊码头吨位、撤离船只吨位及数量、天气状况。根据小麦屿目前码头、船只及周边支援船只情况，本文重点对当前条件下组织撤离、支援组织撤离、与自行撤离相结合组织撤离以及码头扩建后组织撤离等模式的撤离时间进行估算。

4.1 撤离基础条件

海上撤离路线有2条：路线1从南码头到江阴镇渡轮码头，路程约5.43 km；路线2从北码头至江阴镇渡轮码头，路程约5.32 km，如图5所示。

图5 小麦屿到江阴镇渡轮码头撤离航线示意图

岛上南北各有1个码头，其中南码头只能停靠渔船，56艘渔船均停泊此处；北码头为100吨级码头，涨潮时水深近4 m，有3～4 小时可停靠渡轮。据调查，福州市内(含平潭)共有19艘200吨及以下客轮(含小麦渡)可调派参与小麦屿公众撤离，单程运力达959人；并有渔监船、海巡船各1艘参与护航。假设调派3艘船只支援撤离。撤离、护航船只情况列于表1。

表1 小麦屿公众撤离、护航船只情况一览表

4.2 组织撤离

组织岛上900人(按岛上人员峰值估算，下同)全部集结到北码头，分批乘A船撤离。假设撤离时为涨潮，船只能够正常靠泊无需等候(下同)。根据岛内撤离仿真结果，得出每42人撤离到北码头的时间(min)，北码头人员聚集时间如图 6所示。

图6 北码头渡轮装载人数聚集时间

在岛内撤离仿真中，从撤离行动开始到第42个公众到达北码头时间为418.6 s，大约7 min，最后一个公众抵达北码头时间为2 055 s，大约35 min。通过计算，A船从北码头到江阴镇渡轮码头航程约17.3 min(距离5.32 km，速度18.5 km/h)，加上船只靠岸和公众上下船时间(以下简称上下船时间)10 min，从北码头到江阴镇码头往返一个来回约需44.6 min时间。

因此，在撤离行动开始后的第7 min，A船搭乘第一批42名公众撤离出小麦屿岛，其他公众在随后的28 min内陆续集结到北码头并在北码头原地等候，A船第46.6 min返抵北码头，搭乘第二批42位公众于第51.6 min离开，直到最后一批18人离开北码头抵达江阴镇码头共需撤离22趟，总耗时965.9 min。

4.3 外部支援组织撤离

假设调配目前核载人员最多的B、C1、C2船支援撤离，撤离时公众上下船时间均为10 min，且支援船只均能够按照核应急指挥部命令在A船第一批42名公众撤离前到达北码头。同时，为确保撤离安全，调配海巡船D船和渔政船E船负责护航。

根据表1，通过计算B船从北码头至江阴镇码头航程约14.4 min(距离5.32 km，速度22.2 km/h)，每撤离100人约需38.8 min(往返14.4 min×2+上下船时间10 min)；C1船和C2船船型相同，撤离航程均为15.7 min，每撤离78人约需41.4 min(往返15.7 min×2+上下船时间10 min)。

7 min后第42名公众集结到北码头登上A船撤往江阴码头，第46.6 min返抵北码头撤离第二批42名公众；B船于第12.5 min载第一批100名公众撤离，第46.3 min返抵北码头；C1船、C2船分别于第17.5 min、第22.5 min载第一批78名公众撤离，第53.9 min、第58.9 min返抵北码头。撤离船只按A→B→C1→C2顺序安排，主要考虑B船速度最快、核载人数最大，一方面可以在最短时间内撤出最多公众，降低公众总体辐射沾染水平；另一方面可最大限度避免4艘船只再次返抵北码头因时间点接近而造成的登船等候(由于北码头一次仅能停靠一艘船只，需要依次靠岸登船，增加了等待时间)。4艘船均往返撤离3趟，第131.6 min，C2船搭载第3批78名公众抵达江阴码头完成登岸；3 min后，即第134.6 min，D船搭载最后6名公众完成海上撤离(4艘支援船只撤出894人，另有6人最后搭载海巡船D船撤离，符合撤离演习中公务船负责最后小部分公众撤离实际)。岛上公众安全抵达江阴镇码头时间和人数示意图如图7所示。

图7 外部支援下公众撤离和抵达江阴码头时间分布图

4.4 结合自行撤离的组织撤离

假设岛上村民、养殖户利用自有渔船以家庭为单位自行撤离，A船组织岛上游客、无渔船居民及老弱等特殊人群撤离。

4.4.1南码头撤离

南码头为沙滩地，较为宽广，村民抵达后无需等待即可找到自己渔船进行撤离。根据图5小麦屿村海上撤离路线图所示，通过计算，机动渔船从南码头至江阴镇码头平均用时约33 min(距离5.43 km，航速10 km/h)。通过仿真模拟，南码头第一艘抵达江阴镇码头的渔船用时约38.5 min，最后一艘渔船用时约58.5 min。南码头自行撤离公众284人。

4.4.2北码头撤离

从上述估算得知，第一批42个村民在7 min内抵达北码头乘坐A船撤离，第29.3 min登岸撤离完毕，A船第46.6 min返抵北码头撤离第二批公众。

通过仿真模拟，撤离到北码头的616名公众中最后一位集结到北码头的时间为第34.3 min，即在A船返抵北码头前村民全部完成集结。第653.7 min，A船第15趟将岛上最后一批28名公众撤离至江阴镇码头。

4.5 结合自行撤离的外部支援组织撤离

653.7 min撤离时间难以满足要求。假设如上节调配B、C1、C2船支援撤离，通过计算，4艘船均往返2趟，第87 min，C2船搭载第2批78名公众抵达江阴码头完成登岸；5 min后，即第92 min，最后20名公众搭载D船完成海上撤离。

4.6 码头扩建后的组织撤离

为快速高效组织小麦屿公众核应急撤离，提升海上撤离安全性，福清市正筹划扩建江阴镇新渡轮码头和小麦屿北码头(平战结合与渔港码头合并建设)，两个码头设计靠泊能力均为300吨级，水深8 m,可全天候靠泊水深5 m以内的船只。

从福州市内客轮运力调查情况可知，目前小麦屿周边没有更大吨位且能靠泊北码头的客运船只可参与撤离。参考上述估算方法，假设调配B、C1、C2船共同参与支援组织撤离，新码头可以压缩两船连续撤离登船时的等候时间，撤离时间可以进一步压缩6～10 min。

5 结论及建议

根据第2节分析，岛内撤离、海上撤离总用时(CT1+ CT2)需控制在155 min以内，才能实现240 min完成撤离的预期目标。上述研究表明，当前条件下的组织撤离CT1+ CT2(下同)总耗时965.9 min；调配3艘船舶支援组织撤离需耗时134.6 min；村民、养殖户利用自有渔船自行撤离最多只需58.5 min，其他公众按现有条件组织撤离需耗时653.7 min，若也调配3艘同样的船舶支援组织撤离则仅需92 min。码头扩建后，撤离受潮汐、台风等不利气象因素影响大幅降低，公众登船条件改善，两船连续撤离登船时的等候时间压缩，可以提升公众撤离安全性。

由此可见，单纯的组织撤离，时间上远远超出公众心理承受预期和撤离总体时间要求，显然不可行；只有调配船只支援组织撤离才能在预定时间内完成撤离；公众自行撤离比最后一批组织撤离的公众早到达江阴码头，且大幅缩短了单一组织撤离时间。

建议：一是省、市、县核应急部门要建立支援组织撤离船只信息动态更新机制，适时掌握可调配支援船只现状，并制定规章制度或与各船运公司签订协议，保障应急状态下该部分运力能够调配使用。二是强化政府对公众自行撤离的组织指导，尽快编制《小麦屿村“指导性公众海上自行撤离”工作方案》，明确公众自行撤离组织架构、人员名单及岗位职责，并给出撤离的步骤、撤离路线。《工作方案》经核应急办组织相关专业组综合评估优化后实施，每年组织开展演练，让公众熟悉自行撤离的实施程序及需采取的辐射防护措施等，确保自行撤离安全[8]。三是建立岛上人口特别是特殊人群信息收集与定期更新制度及撤离人员信息登记、报告制度，确保公众撤离全覆盖。四是尽快对岛上学校、教堂、老人会等场所门窗进行改造，提高公共场所隐蔽效果。五是加快小麦屿码头和江阴镇渡轮码头改扩建进度，提升公众撤离安全性，避免因潮汐等因素影响撤离。

目前，全国23个核电站均沿海布设，烟羽计划区内区不少村庄靠海，拥有渔船。建议各地在修编场外核应急预案时，从减轻陆上撤离压力、因风向无法从陆路撤离等角度考虑，增加公众海上撤离计划，并做好相应准备。